1、系統實驗報告 基于51單片機的交通燈設計 專 業： XX 學 生 姓 名： xx XX 學 號： 指 導 教 師： wwwwwwwwwww 2000年x月x日目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc198029884 1 設計任務和性能指標 PAGEREF _Toc198029884 h 1 HYPERLINK l _Toc198029885 1.1設計任務 PAGEREF _Toc198029885 h 1 HYPERLINK l _Toc198029886 1.2性能指標 PAGEREF _Toc198029886 h 1 HYPERLINK l _Toc1

2、98029887 2 設計方案2 HYPERLINK l _Toc198029888 2.1任務分析2 HYPERLINK l _Toc198029889 2.2方案設計2 HYPERLINK l _Toc198029890 3 系統硬件設計3 HYPERLINK l _Toc198029891 3.1單片機的最小系統3 HYPERLINK l _Toc198029892 3.2電源電路4 HYPERLINK l _Toc198029893 3.3數碼管顯示時間電路設計 PAGEREF _Toc198029893 h 4 HYPERLINK l _Toc198029894 3.4信號燈控制電路

3、設計5 HYPERLINK l _Toc198029896 4 系統軟件設計5 HYPERLINK l _Toc198029897 4.1 主程序設計5 HYPERLINK l _Toc198029901 5 調試及性能分析6 HYPERLINK l _Toc198029902 5.1 調試分析6 HYPERLINK l _Toc198029903 5.1.1 軟件調試6 HYPERLINK l _Toc198029904 5.1.2 硬件調試6 HYPERLINK l _Toc198029905 5.1.3 系統功能調試6 HYPERLINK l _Toc198029907 6 心得體會6

4、HYPERLINK l _Toc198029908 參考文獻8 HYPERLINK l _Toc198029909 附錄1 系統原理圖9 HYPERLINK l _Toc198029910 附錄3 程序清單10附錄3元器件清單.141 設計任務和性能指標1.1設計任務南北東西利用單片機完成交通信號燈控制器的設計，該交通信號燈控制器由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設置紅、綠、黃三色信號燈，紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停在禁行線外。用紅、綠、黃發光二極管作信號燈。如圖上圖所示。設東西向為主干道，南北為支干道。1.2性能指標狀態1：僅亮燈，數碼管不

5、工作。按下鍵4，紅/黃/綠三色燈交替亮：紅(20秒)黃（閃爍）(5秒)綠(20秒) 黃（閃爍）(5秒)紅2. 狀態2：燈和數碼管相結合，模擬十字路口的交通燈 在以上功能的基礎上數碼管倒計時顯示時間。2 設計方案2.1任務分析模擬交通燈控制器就是使用單片機來控制一些LED 和數碼管，模擬真實交通燈的功能。紅、黃、綠交替閃亮，利用數碼管倒計數顯示間隔等，用于管理十字路口的車輛及行人交通，計時牌顯示路口通行轉換剩余時間等2.2方案設計根據設計的要求可知，系統的硬件原理框圖如下圖所示。 系統硬件框圖單片機選用AT89S52，它與8051系列單片機全兼容，但其內部帶有4KB的FLASH ROM，設計時無

6、需外接程序存儲器，為設計和調試帶來極大的方便。南北向和東西向各采用2個數碼管計時，同時需要對該方向的指示燈的點亮時間進行倒計時。鍵盤系統可以根據系統的需要設置不同的鍵的個數，可以選擇線式鍵盤或矩陣式鍵盤，若單片機的IO口不夠用時，可以考慮擴展8255或8155滿足系統的要求。2. 軟件方案 根據設計要求，程序框圖如圖1所示。軟件可由匯編語言完成，也可由C語言完成。軟件設計可以分為以下幾個功能模塊：主程序：初始化及鍵盤監控。計時程序模塊：為定時器的中斷服務子程序，完成0.1秒（或其他時間）和1秒的時間定時。 顯示程序模塊：完成60個發光二極管（實際上只需驅動30個）和8個LED數碼管的顯示驅動。

7、程序流程圖見下一頁：調用正常運行子程序調用緊急狀態子程序判斷當前狀態初始化開始 程序流程圖3 系統硬件設計3.1單片機的最小系統ATMEL公司生產的AT89S52單片機它是硬件電路的核心部分，時鐘電路晶振使用12MHz，復位電路采取按鍵復位方式。具體連接圖3.1和圖3.2。單片機系統的時鐘電路單片機系統的復位電路3.2電源電路設計 電源用5V直流變壓器直接供電。3.3數碼管顯示電路 顯示電路采用8個共陽數碼管，P1口作為數碼管的輸入，P0.4、P0.5、P0.6 P0.7分別控制東西南北四路數碼管的位選端C1,C2,C3,C4。 數碼管顯示電路（上圖是共陰數碼管）3.4信號燈控制電路 應急電路

8、4 系統軟件設計開始4.1 主程序設計 參數初始化顯示子程序中斷處理緊急中斷子程序系統程序流程圖 5 調試及性能分析5.1 調試分析5.1.1 軟件調試 軟件調試主要是利用proteus仿真軟件完成電路的搭建，運行以發現設計中的錯誤及時改正。5.1.2 硬件調試硬件調試主要是檢測硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測試結果如下：（1）檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對照電路原理圖測試各導線是否完全連接，對未連接的進行修復。（2）參照原理圖，檢查各個器件之間的連接是否連接正確，是否存在虛焊，經測試，各連接不存在問題。（3）以上兩項檢查并修復完后，給該硬件電路上電，電源指示燈點亮。5

9、.1.3 系統功能調試 通過軟件仿真顯示，系統基本能完成要求。6 心得體會 這次系統實驗歷時兩周的時間，在這實驗過程里我們鞏固了從編程、焊板到調試的專業知識，邏輯思維和動手能力都得到了很大的提高。 對于交通燈這個題目，由于以前學單片機這個課程時，做過類似相關的實驗，覺得這個比較簡單而且做出的東西也比較直觀，查閱了大量的資料，在老師的講解幫助下，我們對如何通過單片機控制交通燈這個題目，有了進一步的理解。 要解決的主要問題就是程序的設計了，雖然感覺交通燈程序沒什么難的，就是數碼管倒計時顯示加幾個閃爍的二極管就完事，但是也許是起初想的太簡單，設計時到了細節處，也出了不少問題，而且很難被檢查出來，但是

10、最后經過我們的不斷努力，還是寫出來正確的代碼。 上周終于拿到了PCB板，懷著緊張的心情一個器件一個器件的完成板子的焊接，最后通過串口線把程序下載到板子上，但是板子卻沒有意料中的效果，而且沒一點現象，用萬用表檢查單片機的電壓差不多為零，查出了問題所在松了口氣，后來在網上查資料知道原來變壓器的接口那三個引腳，兩個GND必須短接，要不就不能正常供電，本以為短接后就正常了，但是數碼管還是沒反應，二極管基本可以正常顯示，這時候真是一種煎熬，差了很久找不到原因，后來對照著原理圖一個個的檢查，最后發現原來是數碼管封裝錯了，板子上的數碼管公共極是3、8兩個引腳，但是原理圖上封裝的事1、6，當時也沒有注意，以為

11、只要是共陰管就沒問題了，沒想到軟件本身就存在錯誤。通過這次系統實驗，對以前學過的知識進行了鞏固，加深了理解，提高了應用的能力，而且提高了我們的發現、分析、解決問題的能力，同時提高了大家對專業的認識及興趣，對于我們工科生來說，對以后就業很有幫助。最后，尤其要感謝xx和xx老師的指導和幫助，我們才得以順利完成這次系統試驗。參考文獻1 鄒麗新.單片微型機原理及應用蘇州大學出版社，2006.122 彭偉.單片機C語言程序設計實訓100例.北京:電子工業出版社,2009。8附錄1 系統原理圖 系統原理圖附錄2 程序清單;程序實現功能;西南北路口直行與轉彎交替通行，數碼管顯示直行通行倒計時，紅綠黃燈顯示包

12、括人行道在內的道路交通狀態。;某一方向道路擁擠時，可以人工控制調節東西南北方向通行時間。;緊急情況時，各路口交通燈顯示紅燈，數碼管保持數據不變。 #include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key1=P10;sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P13;sbit smgwe1=P04;sbit smgwe2=P05;sbit smgwe3=P06;sbit smgwe4=P07;sbit smgdot=P27;sbit south_green=P20;sbit south

13、_red=P21;sbit south_yellow=P22;sbit east_green=P23;sbit east_red=P24;sbit east_yellow=P25;sbit num_a=P00;sbit num_b=P01;sbit num_c=P02;sbit num_d=P03;uchar count;uchar type=1;uchar num;uchar south_dispnum=10,east_dispnum=5;void delay_ms(uint z)uchar x,y;for(x=0;xz;x+)for(y=0;y123;y+);void timer0_ini

14、t()TMOD=0 x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;ET0=1;EA=1;TR0=1;void display(uchar south_dispnum,uchar east_dispnum)uchar south_dispnum1,south_dispnum2;uchar east_dispnum1,east_dispnum2;south_dispnum1=south_dispnum/10;south_dispnum2=south_dispnum%10;east_dispnum1=east_dispnum/10;east_disp

15、num2=east_dispnum%10;smgwe1=1;smgwe2=0;smgwe3=0;smgwe4=0;num_d=south_dispnum1/8;num_c=south_dispnum1%8/4;num_b=south_dispnum1%4/2;num_a=south_dispnum1%2;delay_ms(1);smgwe1=0;smgwe2=1;smgwe3=0;smgwe4=0;num_d=south_dispnum2/8;num_c=south_dispnum2%8/4;num_b=south_dispnum2%4/2;num_a=south_dispnum2%2;del

16、ay_ms(1);smgwe1=0;smgwe2=0;smgwe3=1;smgwe4=0;num_d=east_dispnum1/8;num_c=east_dispnum1%8/4;num_b=east_dispnum1%4/2;num_a=east_dispnum1%2;delay_ms(1);smgwe1=0;smgwe2=0;smgwe3=0;smgwe4=1;num_d=east_dispnum2/8;num_c=east_dispnum2%8/4;num_b=east_dispnum2%4/2;num_a=east_dispnum2%2;delay_ms(1);void traffi

17、c_light()switch(type)case 1:south_red=1; south_green=0; south_yellow=0; east_red=0; east_green=1; east_yellow=0;display(south_dispnum,east_dispnum);if(east_dispnum=0) east_dispnum=5;south_dispnum=5; type=2; break;case 2:south_red=1; south_green=0;/ south_yellow=0; east_red=0; east_green=0;/ east_yel

18、low=0; display(south_dispnum,east_dispnum); if(east_dispnum=0) south_dispnum=5;east_dispnum=10;type=3; break;case 3:south_red=0; south_green=1; south_yellow=0; east_red=1; east_green=0; east_yellow=0; display(south_dispnum,east_dispnum); if(south_dispnum=0) south_dispnum=5;east_dispnum=5; type=4; br

19、eak;case 4:south_red=0; south_green=0;/ south_yellow=0; east_red=1; east_green=0;/ east_yellow=0; display(south_dispnum,east_dispnum); if(east_dispnum=0) south_dispnum=10;east_dispnum=5;type=1; break;void main()timer0_init();while(1)traffic_light();void timer0_isr() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;count+;if(count=5)if(type=2)east_yellow=!east_yellow;if(type=4)south_yellow=!south_yellow;if(count=20) count=0;south_dispnum-;east_dispnum-; 附錄1 元器件清單數量 器件類型 原理圖符號 封裝Used Part Type Designator Footprin